[发明专利]生长钨前的硅片检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及钨生长工艺，具体地说是一种生长钨前的硅片检测装置和方法。

背景技术

在传统的钨生长（或淀积）工艺中，由于某些误操作，硅片在生长金属钨前，可能遗漏粘附阻挡层，从而使得钨在硅片表面严重脱落，造成产品报废，机台整体污染，必须机台停机进行清洗，浪费了大量作业时间。如果在钨生长前，衬底上没有粘附阻挡层，那么钨生长工艺气体WF₆就会与接触到的衬底Si和铝等金属发生反应，反应的方程式为：WF₆+3Si→W+3SiF₄。因此，在钨生长之前，必须淀积一层粘附阻挡层，由于钨在氧化层上的粘附性差，因此采用Ti/TiN充当衬底与钨之间的粘附阻挡层，以防止钨生长工艺气体WF₆与接触到的衬底Si和铝等金属发生反应。

另外，Ti/TiN粘附阻挡层同时要求一定厚度，如果厚度太低会导致钨生长工艺气体WF6透过粘附阻挡层上层的TiN与下层的Ti反应，生成“火山缺陷（volcano defect）”，如图1A和1B，这样即使钨生长工艺结束，表面有火山缺陷的硅片也将造成机台洁净度异常，同时硅片直接在该工艺站点报废，因此，必须保证Ti/TiN粘附阻挡层达到一定的厚度，才能保证硅片在钨生长工艺后的良率。

因此，如何在进行钨生长工艺之前有效简单地对粘附阻挡层的存在与否以及粘附阻挡层存在时的厚度是否满足要求进行检测，是亟待解决的问题。

中国专利（公开号：CN102062723A）公开了一种检测铝连接线过热缺陷的方法，在晶圆的铝连线层以及钛/氮化钛阻挡层沉积完成后，沉积包含多个层间介质子层的层间介质，在任意一个或者多个层间介质子层沉积完成后，执行如下步骤：用具有连续光谱的光束倾斜照射晶圆表面，并用椭圆偏光计接收晶圆反射、折射和/或散射的光线，将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较，如果两者的差距超过阈值，则判定最后沉积的层间介质子层出现异常；如果没有超过阈值，则判定该层间介质子层正常。该发明方案能够及时可靠地检测出铝连接线过热缺陷，降低生产成本。

中国专利（公开号：CN102401633A）公开了一种多孔氧化铝薄膜的阻挡层厚度的检测方法，其特征在于，该方法包括根据多孔氧化铝薄膜在200nm～2500nm范围内的透射光谱米判断多孔氧化铝薄膜是否含有阻挡层，其中，如果透射光谱在200nm～2500nm范围内出现振荡，则判断该多孔氧化铝薄膜的阻挡层的厚度大于0；如果透射光谱在200nm～2500nm范围内不出现振荡，则判断该多孔氧化铝薄膜的阻挡层的厚度为0。该发明的方法是一种无损检测方法，该方法能够简便、快速、高效、对样品无损害地监控以及检测多孔氧化铝薄膜的阻挡层的去除程度，在大规模生产中可以作为产品控制以及质量检测的重要手段。

上述两个专利并未解决如何在进行钨生长工艺之前有效简单地对粘附阻挡层的存在与否以及粘附阻挡层存在时的厚度是否满足要求进行检测的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开一种生长钨前的硅片检测装置和方法，以克服现有技术中由于无粘附阻挡层硅片误进入工艺腔体造成的钨脱落，从而造成产品报废，机台整体污染，必须机台停机进行清洗，浪费了大量作业时间，以及由于粘附阻挡层的厚度不足，造成硅片在钨生长工艺后的良率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生长钨前的硅片检测装置，应用于设有工艺腔体的用于硅片生长钨的工艺机台中，所述检测装置包含传输腔体，其中，还包含设置在所述传输腔体内用于将入射光线照射到硅片表面的光源，以及用于接收所述入射光线经所述硅片表面反射后的反射光线的接收器；

所述光源将所述入射光线照射到所述硅片表面，由所述硅片将所述入射光线反射至所述接收器，所述接收器根据接收到的所述反射光线的强弱判断所述硅片表面是否存在粘附阻挡层；

在所述接收器判定所述硅片表面不存在粘附阻挡层时，所述传输腔体停止运行；在所述接收器判定所述硅片表面存在粘附阻挡层时，由所述接收器根据所述反射光线的强度计算所述粘附阻挡层的厚度是否超过预设的厚度范围；

在所述粘附阻挡层的厚度超过预设的厚度范围时，所述传输腔体停止运行；在所述粘附阻挡层的厚度未超过预设的厚度范围时，由所述传输腔体将所述硅片传输到所述工艺腔体中进行钨的生长。